Verfahren zur Erkennung der Strömungsumkehr an der Verdichtungsdrosselklappe bei mehrfach aufgeladener Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, insbesondere Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Luftpfad für Ansaugluft, wobei in dem Luftpfad für Ansaugluft ein Kompressor (12), ein Abgasturbolader (18) und eine Verdichtungsdrosselklappe (16) angeordnet sind, wobei ein Ausgang des Kompressors (12) mit einem Eingang des Abgasturboladers (18) verbunden ist und ein den Kompressor (12) überbrückender sowie durch die Verdichtungsdrosselklappe (16) wahlweise schließbarer Luftkanal (Bypass-Leitung) (14) vorgesehen ist. Hierbei wird ein Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor (12) und ein Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader (18) bestimmt, der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K mit dem Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL verglichen und die Verdichtungsdrosselklappe (16) geschlossen, wenn der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K gleich oder größer als der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, insbesondere Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Luftpfad für Ansaugluft, wobei in dem Luftpfad für Ansaugluft ein Kompressor, ein Abgasturbolader und eine Verdichtungsdrosselklappe angeordnet sind, wobei ein Ausgang des Kompressors mit einem Eingang des Abgasturboladers verbunden ist und ein den Kompressor überbrückender sowie durch die Verdichtungsdrosselklappe wahlweise schließbarer Luftkanal (Bypass-Leitung) vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei doppelt aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist neben einem Abgasturbolader zusätzlich ein Kompressor im Frischluftpfad angeordnet. Eine Bypass-Leitung mit Verdichtungsdrosselklappe überbrückt wahlweise den Kompressor, da die Förderleistung des Kompressors im oberen Drehzahlbereich nicht ausreicht, um den Motor mit genügend Frischluft zu versorgen. Wird die Verdichtungsdrosselklappe geöffnet, so kann der Abgasturbolader über die Bypass-Leitung im oberen Drehzahlbereich und bei ausgeschaltetem Kompressor im unteren Teillastbereich seine Frischluft entnehmen. Die Verdichtungsdrosselklappe dient zum Regeln der Verdichtung des Kompressors. Um eine unerwünschte Rückströmung über die Verdichterdrosselklappe in solchen Situationen zu verhindern, in denen der Kompressor weniger Luft fördert als der Abgasturbolader aus dem Raum nach der Verdichterdrosselklappe absaugt, ist üblicherweise eine Rückschlagklappe in der Bypass-Leitung vorgesehen, die sich bei Unterdruck in der Bypass-Leitung automatisch öffnet.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur bzgl. der Steuerung der Frischluftzufuhr bei doppelt aufgeladenen Brennkraftmaschinen zu verbessern.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0005] Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor und ein Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader bestimmt wird; daß der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K mit dem Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL verglichen wird; und daß die Verdichtungsdrosselklappe geschlossen wird, wenn der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K gleich oder größer als der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL ist.

[0006] Dies hat den Vorteil, daß eine Strömungsumkehr an der Verdichtungsdrosselklappe überwacht und bei erkannter Strömungsumkehr die Verdichtungsdrosselklappe aufgesteuert wird. Dadurch kann eine zusätzliche Rückschlagklappe in der Bypass-Leitung entfallen.

[0007] Um den Abgasturbolader auf der Saugseite nicht anzudrosseln wird ein Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader mit einem Druck p_vVDK vor der Verdichtungsdrosselklappe verglichen und die Verdichtungsdrosselklappe komplett aufgesteuert, wenn der Druck p_vATL gleich dem Druck p_vVDK ist. Der Druck p_vVDK vor der Verdichtungsdrosselklappe wird gemessen oder berechnet oder gleich einem Umgebungsdruck p_u gesetzt.

[0008] In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Frischluft-Massenstrom ṁ_VDK durch die Verdichtungsdrosselklappe berechnet und aus der Summe ṁ_K - ṁ_VDK - ṁ_ATL von zuströmenden und abströmenden Frischluft-Massenströmen vor dem Abgasturbolader ein Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader berechnet. Hierbei wird der Druck p_vATL durch Integration der Gleichung

berechnet, wobei V_{K_ATL} das Volumen des Luftpfades zwischen dem Kompressor und dem Abgasturbolader, R die Gaskonstante und T_L die Temperatur der Luft zwischen dem Kompressor und dem Abgasturbolader ist. Der Frischluft-Massenstrom ṁ_VDK wird bevorzugt aus einem Modell für die Verdichtungsdrosselklappe mit den Eingangsparametern Umgebungstemperatur t_u, Umgebungsdruck p_u und Stellung α_VDK der Verdichtungsdrosselklappe berechnet.

[0009] Zweckmäßigerweise werden die Frischluft-Massenströme ṁ_ATL und ṁ_K berechnet. Hierzu wird der Frischluft-Massenstrom ṁ_K aus einem Modell für den Kompressor mit den Eingangsparametern Kompressordrehzahl n_K und Umgebungsdruck p_u und der Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL aus einem Modell für den Abgasturbolader mit den Eingangsparametern Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader und Drehzahl n_ATL des Abgasturboladers und/oder Leistung P_ATL des Abgasturboladers berechnet. Die Drehzahl n_ATL des Abgasturboladers wird dabei bevorzugt aus einem Turbinenmodell für den Abgasturbolader mit einem Abgas-Massenstrom ṁ_Abg, einer Abgastemperatur T_Abg, einem Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader aus einer vorhergehenden Berechnung, einer Temperatur T_ATL am Abgasturbolader, einem Abgas-Massenstrom ṁ_WG durch ein Wastegate und einem Öffnungswert α_WG für das Wastegate als Eingangswerte berechnet. Der Abgas-Massenstrom ṁ_Abg wird beispielsweise aus einer Füllungserfassung und die Abgastemperatur T_Abg wird beispielsweise aus einem Abgastemperaturmodell bestimmt.

[0010] Um ein Leersaugen des Volumens zwischen Abgasturbolader und Kompressor zu verhindern, wird die Verdichtungsdrosselklappe nur dann zugesteuert, wenn der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K größer als der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL ist.

[0011] Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1

eine schematische Darstellung des Luftpfades und einer Abgasseite einer doppelt aufgeladenen Brennkraftmaschine,

Fig. 2

eine schematische Darstellung der Modellierung von Motorkomponenten der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1,

Fig.3

eine schematische Darstellung der Modellierung des Luftpfades der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1, und

Fig. 4

eine schematische Darstellung eines Turbinenmodells.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand einer doppelt aufgeladenen Brennkraftmaschine erläutert. Obwohl die Erfindung bei doppelt aufgeladenen Brennkraftmaschine besondere Vorteile bietet, ist sie nicht auf doppelt aufgeladene Brennkraftmaschinen beschränkt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die Brennkraftmaschine einen Luftpfad, in dem ein Luftfilter 10, ein Kompressor 12, ein den Kompressor 12 überbrückender Luftkanal 14, eine den Luftkanal 14 wahlweise verschließende Verdichtungsdrosselklappe 16, ein Abgasturbolader 18, ein Ladeluftkühler 20, eine Drosselklappe 22 und ein Saugrohr 24, welches in jeweilige Brennräume in einem Zylinderkurbelgehäuse 26 der Brennkraftmaschine mündet, angeordnet sind. An einem Abgaskrümmer 28 ist ein Wastegate 30 angeordnet, welches eine Turbine 32 des Abgasturboladers 18 mit einem Abgasstrom beaufschlagt. Der Abgasturbolader 18 umfaßt ferner einen Verdichter 33. Ein Ausgang des Kompressors 12 mündet in einen Eingang des Abgasturboladers 18. Der Kompressor 12 wird über einen Riemen 34 von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Hierbei ist der Antrieb des Kompressors 12 mittels einer Kupplung 36, beispielsweise einer Magnetkupplung, wahlweise von der Kurbelwelle trennbar. Das Konzept dieser Anordnung liegt darin, in einem niedrigen Drehzahlbereich eine Aufladung durch den Kompressor 12 zu realisieren und ab einer bestimmten Drehzahl, ab der der Abgasturbolader 18 eine ausreichende Aufladung gewährleistet, den Kompressor 12 abzuschalten. Jeweilige Sensoren 38, 40, 42 und 44 messen jeweils einen Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader 18, einen Druck p_vDK vor der Drosselklappe 22, einen Druck p_s im Saugrohr 24 und einen Umgebungsdruck p_u.

[0013] Der Saugrohrdruck p_s wird modelliert, d.h. aus einem Modell zu berechnet. Hierbei liegt der Berechnung einer Druckänderung in einem Volumen folgende Überlegung zugrunde: Wenn in ein vorgegebenes Volumen V_ASR ein Massenstrom ṁ_E einströmt und ein Massenstrom ṁ_A abströmt, dann ist eine Druckänderung über dieses Volumen proportional zu einer Summe aller einströmenden und ausströmenden Massenströme, wobei abströmende Massenströme negativ in die Summe eingehen. Es gilt daher

[0014] Aus der Gleichung

folgt dann

[0015] Bei bekannten Massenströmen, Volumen und Temperatur berechnet sich dann der Druck durch Integration dieser Gleichung.

[0016] Fig. 2 zeigt eine Darstellung der modellierten Motorkomponenten. Ein Druck 46 vor dem Kompressor 12, beispielsweise der Umgebungsdruck, wird einem Modell 48 für den Kompressor 12 und einem Modell 50 für die Verdichtungsklappe 16 zugeführt. Zusätzlich erhält das Modell 50 bei 51 einen Istwinkel (Winkelstellung) der Verdichtungsdrosselklappe 16. Diese beiden Modelle 50 und 48 werden in Echtzeit gleichzeitig berechnet und liefern einen Druck 52 vor dem Abgasturbolader 18. Der Druck 52 vor dem Abgasturbolader 18 wird einem Modell 54 für den Abgasturbolader 18 zugeführt und daraus zusammen mit einer Laderdrehzahl und/oder Laderleistung 56 aus einem Turbinenmodell 58 ein Druck 60 vor der Drosselklappe 22 berechnet. Der Druck 60 vor der Drosselklappe 22 wird einem Modell 62 für die Drosselklappe 22 zugeführt, welches zusätzlich bei 63 den Istwinkel (Winkelstellung) der Drosselklappe 22 erhält, und es wird daraus der modellierte Saugrohrdruck 64 berechnet. Dieser modellierte Saugrohrdruck 64 wird einem Saugrohrmodell 66 zugeführt, mittels welchem die Berechnung zur Füllungserfassung durchgeführt wird. Zusätzlich wird dem Saugrohrmodell 66 ein aus den gemessene Größen 67 für die Drücke vor Abgasturbolader 18 und Drosselklappe 22 sowie dem gemessenen Druck im Saugrohr 24 abgeleiteter Saugrohrdruck bei 69 zugeführt. Aus dem Saugrohrmodell 66 werden Abgas-Massenstrom 68 und Abgastemperatur 70 berechnet und dem Turbinenmodell 58 zugeführt, wodurch sich ein geschlossenes, numerisches Modell ergibt. In der Darstellung gemäß Fig. 2 bezeichnet 72 denjenigen Teil, welcher den Frischluftpfad modelliert.

[0017] Fig. 3 veranschaulicht die Modellierung des Frischluftpfades 72 gemäß Fig. 2 im einzelnen. Der Frischluftpfad ist in vier Teilsysteme 74, 76, 78 und 80 aufgeteilt. Das erste Teilsystem 74 beschreibt den Teil des Frischluftpfades vor der Verdichtungsdrosselklappe 16. Das zweite Teilsystem 76 beschreibt den Teil des Frischluftpfades zwischen der Verdichtungsdrosselklappe 16, dem Kompressor 12 und dem Abgasturbolader 18. Das dritte Teilsystem 78 beschreibt den Teil des Frischluftpfades zwischen dem Abgasturbolader 18 und der Drosselklappe 22. Das vierte Teilsystem 80 beschreibt den Teil des Frischluftpfades zwischen der Drosselklappe 22 und den Eingängen in Brennräume der Brennkraftmaschine, d.h. den Teil des Frischluftpfades, welcher durch das Saugrohr 24 gebildet ist.

[0018] Dem Modell 50 für die Verdichtungsdrosselklappe 16 werden bei 82 als Eingangswerte die Umgebungstemperatur T_U, der Umgebungsdruck p_u und die Stellung der Verdichtungsdrosselklappe α_VDK zugeführt. Bei 84 gibt das Modell 50 für die Verdichtungsdrosselklappe 16 einen Frischluft-Massenstrom ṁ_VDK durch die Verdichtungsdrosselklappe 16 aus. Dem Modell 48 für den Kompressor 12 werden bei 86 als Eingangswerte eine Kompressordrehzahl n_K und ein Umgebungsdruck p_u zugeführt. Bei 88 gibt das Modell 48 für den Kompressor 12 einen Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor 12 aus. Dem Modell 54 für den Abgasturbolader 18 wird bei 90 als Eingangswert ein Druck vor dem Abgasturbolader p_vATL zugeführt. Bei 91 wird dem Modell 54 für den Abgasturbolader 18 zusätzlich die im Turbinenmodell 58 berechnete Drehzahl n_ATL des Abgasturboladers 18 und/oder Leistung P_ATL des Abgasturboladers 18 zugeführt. Bei 92 gibt das Modell 54 für den Abgasturbolader 18 einen Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader 18 und eine Temperatur am Abgasturbolader T_ATL aus.

[0019] Bei 94 werden dem Modell 62 für die Drosselklappe 22 als Eingangswerte eine Temperatur T_vDK vor der Drosselklappe 22, ein Druck p_s im Saugrohr 24, der Druck p_vDK vor der Drosselklappe 22 und eine Stellung (Winkelstellung) α_DK der Drosselklappe 22 zugeführt. Bei 96 gibt das Modell 62 für die Drosselklappe 22 einen Frischluft-Massenstrom ṁ_DK durch die Drosselklappe 22 aus.

[0020] Bei 98 erfolgt die Summenbildung

und diese Summe wird einem Berechnungsblock 100 zugeführt, der die folgende Gleichung Integriert,

wobei V_{K_ATL} das Volumen des Luftpfades zwischen dem Kompressor und dem Abgasturbolader, R die Gaskonstante und T_L die Lufttemperatur zwischen dem Kompressor 12 und dem Abgasturbolader 18, d.h. im zweiten Teilsystem 76, ist. Der so berechnete Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader 18 wird bei 102 ausgegeben. Dieser Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader 18 wird über 104 sowohl an das Modell 50 für die Verdichtungsdrosselklappe 16 als auch an das Modell 48 für den Kompressor 12 zurück geführt. Außerdem dient er nach dem Anlaufen der Berechnung als Eingangswert bei 90 für das Modell 54 für den Abgasturbolader 18.

[0021] Bei 106 erfolgt die Summenbildung

und diese Summe wird einem nachfolgenden Berechnungsblock 108 zugeführt, der die folgende Gleichung Integriert,

wobei V_{ATL_DK} das Volumen des Luftpfades zwischen dem Abgasturbolader und der Drosselklappe, R die Gaskonstante und T_L die Lufttemperatur zwischen dem Abgasturbolader 18 und der Drosselklappe 22, d.h. im dritten Teilsystem 78, ist. Der so berechneten Druck p_vDK vor der Drosselklappe 22 wird bei 110 ausgegeben. Dieser Druck p_vDK vor der Drosselklappe 22 wird über 112 an das Modell 54 für den Abgasturbolader 18 zurückgeführt. Außerdem dient er nach dem Anlaufen der Berechnung als Eingangswert bei 94 für das Modell 62 für die Drosselklappe 22.

[0022] Bei 114 erfolgt die Summenbildung

wobei ṁ_Br ein Frischluft-Massenstrom in einen Brennraum der Brennkraftmaschine ist und bei 115 zugeführt wird. Dieser Wert ṁ_Br beschreibt ein Schluckverhalten der Brennkraftmaschine und ist ein motorspezifischer und im wesentlichen konstanter Wert. Diese Summe wird einem nachfolgenden Berechnungsblock 116 zugeführt, der die folgende Gleichung Integriert,

wobei V_s das Volumen des Saugrohres 24, R die Gaskonstante und T_L die Lufttemperatur im Saugrohr, d.h. im vierten Teilsystem 80, ist. Der so berechneten Druck p_s im Saugrohr wird bei 118 ausgegeben.

[0023] Fig. 4 veranschaulicht im Detail das Turbinenmodell 58. Dieses weist ein Modell 120 für das Wastegate 30 auf, dem als Eingangswerte bei 122 der Abgas-Massenstrom ṁ_Abg und bei 124 ein Öffnungswert α_WG für das Wastegate 30 zugeführt wird. Der Öffnungswert α_WG beschreibt, welchen Anteil des Abgas-Massenstromes ṁ_Abg das Wastegate 30 in die Turbine 32 leitet. Dieser Öffnungswert ist beispielsweise ein Tastverhältnis eines das Wastegate ansteuernden, elektrischen Signals. Das Tastverhältnis beschreibt, mit welchem Öffnungsquerschnitt der Ladedruck oder der Umgebungsdruck auf das Wastegateventil geleitet wird. Der Überdruck durch den Lader öffnet dann das Wastegateventil. Der Anteil des Abgasmassenstroms in die Turbine wird somit von dem Tastverhältnis und dem anliegenden Ladedruck bestimmt: ṁ_WG =f(t_vWG, p_vDK, p_u), wobei t_vWG das Tastverhältnis für das Wastegate, p_vDK der Druck vor der Drosselklappe 22 und p_u der Umgebungsdruck ist. Bei 126 gibt das Wastegatemodell 120 einen Abgas-Massenstrom ṁ_WG durch das Wastegate 30 aus. Bei 128 gibt das Wastegatemodell 120 einen Abgas-Massenstrom ṁ_Turb durch die Turbine 32 aus. In einem nachfolgenden Berechnungsblock 130 wird aus dem Abgas-Massenstrom ṁ_Turb durch die Turbine 32 und einem bei 132 zugeführten Wert für die Abgastemperatur T_Abg mittels eines Kennfeldes für die Turbine 32 ein Druckverhältnis Π_Turb über die Turbine 32 bestimmt und bei 134 ausgegeben. In einem nachfolgenden Berechnungsblock 136 wird über eine Funktion P_Turb = f(π) eine Turbinenleistung P_Turb bestimmt und bei 138 ausgegeben. In einem nachfolgenden Berechnungsblock 140 wird über die Leistungsbilanz des Abgasturboladers 18 P_Turb = P_Verd, wobei P_Verd eine Verdichterleistung ist, und den Eingangswerten Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader 18 bei 142 sowie Abgastemperatur T_ATL bei 144 ein Druckverhältnis Π_Verd über den Verdichter 33 bestimmt und bei 146 ausgegeben. In einem nachfolgenden Block 148 wird aus dem Druckverhältnis Π_Verd und dem bei 150 zugeführten Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader 18 aus einer vorhergehenden Berechnung über ein Kennfeld für den Verdichter 33 die Drehzahl n_ATL des Abgasturboladers 18 iterativ bestimmt und bei 152 ausgegeben.

[0024] Zum Regeln der Druckes vor dem Abgasturbolader 18 wird die Verdichtungsdrosselklappe 16 je nach Bedarf geschlossen oder geöffnet. Mit zunehmender Drehzahl saugt der Abgasturbolader 18 immer mehr Luft ab. Sobald die vom Abgasturbolader 18 abgesaugte Luftmasse der vom Kompressor 12 geförderten entspricht, herrscht Druckausgleich zwischen der Saugseite des Abgasturboladers 18 und der Druckseite bzw. dem Druck des Kompressors 12. Dieser Zustand wird erkannt und die Verdichtungsdrosselklappe 16 dann komplett aufgesteuert, um den Abgasturbolader 18 nicht anzudrosseln. Zur Erkennung des Druckausgleichs wird der Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader 18 und der Druck p_vDK vor der Verdichtungsdrosselklappe 16 mittels des Modells gemäß Fig. 2 in oben angegebener Weise berechnet. Erfindungsgemäß werden diese Drücke p_vATL und p_vDK verglichen und zusätzlich die Frischluft-Massenströme ṁ_ATL durch den Abgasturbolader 18 und ṁ_K durch den Kompressor 12 mittels des Modells gemäß Fig. 2 in oben angegebener Weise berechnet. Ist der Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor 12 gleich oder größer dem Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader 18, wird Strömungsumkehr an der Verdichtungsdrosselklappe 16 erkannt und diese geschlossen. Das Schließen der Verdichtungsdrosselklappe 16 erfolgt erst, wenn der Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor 12 größer wird als vom Abgasturbolader 18 benötigte Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader gemessen.

[0025] Die Aufsteuerung der Verdichtungsdrosselklappe 16 erfolgt in Abhängigkeit von einem Vergleich des Druckes p_vATL vor Abgasturbolader 18 mit dem Druck p_vDK vor der Verdichtungsdrosselklappe 16. Das Schließen der Verdichtungsdrosselklappe 16 erfolgt dagegen in Abhängigkeit von einem Vergleich des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL durch den Abgasturbolader mit dem Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor. Der Massenstromvergleich, also der größer werdende Kompressormassenstrom ṁ_K gegenüber dem ATL-Massenstrom ṁ_ATL ist für das Schließen der Verdichtungsdrosselklappe 16 ein notwendiges Kriterium. Der umgekehrte Fall, also das kleiner werden des Kompressormassenstroms ṁ_K gegenüber dem ATL-Massenstrom ṁ_ATL, stellt für das Öffnen der Verdichtungsdrosselklappe 16 lediglich ein hinreichendes Kriterium dar. Wichtig ist in diesem Fall der Druckvergleich, also daß der Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader gleich dem Druck p_vVDK vor der Verdichtungsdrosselklappe 16 ist.

[0026] Die zum Vergleich benötigten Drücke werden wahlweise nach den oben angegebenen Gleichungen modelliert oder alternativ gemessen. Die bevorzugte Ausführungsform ist das Messen des Druckes p_vATL vor dem Abgasturbolader 18 und das Berechnen des Druckes p_vVDK vor der Verdichtungsdrosselklappe 16 aus dem Umgebungsdruck. Die Modellierung des Druckes p_vATL vor dem Abgasturbolader 18 erfolgt beispielsweise bei Entfall des Sensors 38 vor dem Abgasturbolader 18.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, insbesondere Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Luftpfad für Ansaugluft, wobei in dem Luftpfad für Ansaugluft ein Kompressor, ein Abgasturbolader und eine Verdichtungsdrosselklappe angeordnet sind, wobei ein Ausgang des Kompressors mit einem Eingang des Abgasturboladers verbunden ist und ein den Kompressor überbrückender sowie durch die Verdichtungsdrosselklappe wahlweise schließbarer Luftkanal (Bypass-Leitung) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frischluft-Massenstrom ṁ_K durch den Kompressor und ein Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader bestimmt wird; daß der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K mit dem Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL verglichen wird; und daß die Verdichtungsdrosselklappe geschlossen wird, wenn der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K gleich oder größer als der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft-Massenströme ṁ_ATL und ṁ_K berechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader mit einem Druck p_vVDK vor der Verdichtungsdrosselklappe verglichen wird und die Verdichtungsdrosselklappe komplett aufgesteuert wird, wenn der Druck p_vATL gleich dem Druck p_vVDK ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p_vVDK vor der Verdichtungsdrosselklappe gemessen oder berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p_vDK vor der Verdichtungsdrosselklappe gleich einem Umgebungsdruck p_u gesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frischluft-Massenstrom ṁ_VDK durch die Verdichtungsdrosselklappe berechnet wird und daß aus der Summe ṁ_K - ṁ_VDK - ṁ_ATL von zuströmenden und abströmenden Frischluft-Massenströmen vor dem Abgasturbolader ein Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader berechnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p_vArL durch Integration der Gleichung

berechnet wird, wobei V_K-ATL das Volumen des Luftpfades zwischen dem Kompressor und dem Abgasturbolader, R die Gaskonstante und T_L die Temperatur der Luft zwischen dem Kompressor und dem Abgasturbolader ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischluft-Massenstrom ṁ_VDK aus einem Modell für die Verdichtungsdrosselklappe mit den Eingangsparametern Umgebungstemperatur t_u, Umgebungsdruck p_u und Stellung α_VDK der Verdichtungsdrosselklappe berechnet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischluft-Massenstrom ṁ_K aus einem Modell für den Kompressor mit den Eingangsparametern Kompressordrehzahl n_K und Umgebungsdruck p_u berechnet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL aus einem Modell für den Abgasturbolader mit den Eingangsparametern Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader und Drehzahl n _ATL des Abgasturboladers und/oder Leistung P_ATL des Abgasturboladers berechnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl n_ATL des Abgasturboladers aus einem Turbinenmodell für den Abgasturbolader iterativ mit einem Abgas-Massenstrom ṁ_Abg, einer Abgastemperatur T_Abg, einem Frischluft-Massenstrom ṁ_ATL durch den Abgasturbolader aus einer vorhergehenden Berechnung, einer Temperatur T_ATL am Abgasturbolader, einem Abgas-Massenstrom ṁ_WG durch ein Wastegate und einem Öffnungswert α_WG für das Wastegate als Eingangswerte berechnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgas-Massenstrom ṁ_Abg aus einer Füllungserfassung und die Abgastemperatur T_Abg aus einem Abgastemperaturmodell bestimmt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p_vATL vor dem Abgasturbolader gemessen wird.

14. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsdrosselklappe nur dann zugesteuert wird, wenn der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_K größer als der Wert des Frischluft-Massenstromes ṁ_ATL ist.

Zeichnung